JP3227958B2 - Life activity current source estimation method - Google Patents

Life activity current source estimation method

Info

Publication number
JP3227958B2
JP3227958B2 JP32095693A JP32095693A JP3227958B2 JP 3227958 B2 JP3227958 B2 JP 3227958B2 JP 32095693 A JP32095693 A JP 32095693A JP 32095693 A JP32095693 A JP 32095693A JP 3227958 B2 JP3227958 B2 JP 3227958B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current source
grid point
grid
magnetic field
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP32095693A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH07148131A (en
Inventor
定 ▲富▼田
佳一 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP32095693A priority Critical patent/JP3227958B2/en
Priority to US08/252,788 priority patent/US5601081A/en
Priority to EP94108543A priority patent/EP0627192B1/en
Priority to DE69420615T priority patent/DE69420615T2/en
Priority to FI942643A priority patent/FI942643A/en
Priority to CA002125086A priority patent/CA2125086A1/en
Priority to CNA021061009A priority patent/CN1491612A/en
Priority to CN94106684A priority patent/CN1102774A/en
Publication of JPH07148131A publication Critical patent/JPH07148131A/en
Priority to US08/739,461 priority patent/US5682889A/en
Priority to US08/739,463 priority patent/US5755227A/en
Priority to US08/739,452 priority patent/US5671740A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3227958B2 publication Critical patent/JP3227958B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、生体活動電流源の位
置,向き,大きさを推定する方法に係り、特に、最小ノ
ルム法を用いた生体活動電流源推定方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for estimating the position, orientation, and size of a biological activity current source, and more particularly to a method for estimating a biological activity current source using a minimum norm method.

【0002】[0002]

【従来の技術】生体に刺激を与えると、細胞膜を挟んで
形成されている分極が壊れて生体活動電流が流れる。こ
の生体活動電流は、脳や心臓において現れ、脳波,心電
図として記録される。また、生体活動電流によって生じ
る磁界は、脳磁図,心磁図として記録される。
2. Description of the Related Art When a living body is stimulated, the polarization formed across a cell membrane is broken and a living activity current flows. This biological activity current appears in the brain and heart, and is recorded as an electroencephalogram and an electrocardiogram. The magnetic field generated by the biological activity current is recorded as a magnetoencephalogram and a magnetocardiogram.

【0003】近年、生体内の微小な磁界を計測する装置
として、SQUID(Superconduc-ting Quantum Inter
face Device :超電導量子干渉計)を用いたセンサが開
発されている。このセンサを頭部の外側に置き、脳内に
生じた生体活動電流源である電流双極子(以下、単に電
流源とも称する)による微小磁界をそのセンサで無侵襲
に計測することができる。計測された磁界データから病
巣に関連した電流源の位置, 向き, 大きさを推定し、推
定した電流源をX線CT装置やMRI装置で得られた断
層像上に表示させて患部等の物理的位置の特定などに用
いている。
Recently, as a device for measuring a minute magnetic field in a living body, SQUID (Superconducting Quantum Inter
face Device: A sensor using a superconducting quantum interferometer) has been developed. This sensor is placed outside the head, and the sensor can non-invasively measure a small magnetic field generated by a current dipole (hereinafter simply referred to as a current source), which is a biological activity current source, generated in the brain. From the measured magnetic field data, the position, direction, and size of the current source related to the lesion are estimated, and the estimated current source is displayed on a tomographic image obtained by an X-ray CT or MRI device, and the physics of the affected part is displayed. It is used to identify the target position.

【0004】従来、電流源の推定方法の一つとして、最
小ノルム法を用いた手法がある(例えば、W.H.Kullman
n, K.D.Jandt, K.Rehm, H.A.Schlitt, W.J.Dallas and
W.E.Smith, Advances in Biomagnetism, pp.571-574, P
lenum Pless, New York, 1989) 。
Conventionally, as one of current source estimation methods, there is a method using a minimum norm method (for example, WHKullman
n, KDJandt, K. Rehm, HASchlitt, WJDallas and
WESmith, Advances in Biomagnetism, pp.571-574, P
lenum Pless, New York, 1989).

【0005】以下、図8を参照して、最小ノルム法を用
いた従来の電流源推定方法を説明する。図8に示すよう
に、被検体Mに近接してマルチチャンネルSQUIDセ
ンサ1が配備される。マルチチャンネルSQUIDセン
サ1は、デュアーと呼ばれる容器内に多数の磁気センサ
(ピックアップコイル)S1 〜Sm を液体窒素などの冷
媒に浸漬して収納している。
A conventional current source estimation method using the minimum norm method will be described below with reference to FIG. As shown in FIG. 8, a multi-channel SQUID sensor 1 is provided near the subject M. Multichannel SQUID sensor 1 is accommodated by immersing a number of magnetic sensors (pickup coil) S 1 to S m in the refrigerant such as liquid nitrogen in a container called a dewar.

【0006】一方、被検体Mの診断対象領域である例え
ば脳に、多数の格子点(1) 〜(n) を3次元に設定して各
格子点に未知の電流源(電流双極子)を仮定し、各電流
源を3次元ベトクルVPj (j=1〜n)で表す。そうす
ると、SQUIDセンサ1の各磁気センS1 〜Sm で検
出される磁界Bi 〜Bm は、次式(1) で表される。
On the other hand, a large number of grid points (1) to (n) are set three-dimensionally in, for example, the brain, which is a diagnosis target area of the subject M, and an unknown current source (current dipole) is set at each grid point. Assuming that each current source is represented by a three-dimensional vector VP j (j = 1 to n). Then, the magnetic field B i .about.B m detected by the magnetic sensor S 1 to S m of the SQUID sensor 1 is expressed by the following equation (1).

【0007】[0007]

【数1】 (Equation 1)

【0008】 式(1) において、VPj =(Pjx,Pjy,Pjz) αij=(αijx,αijy,αijz ) で表される。なお、αijは、格子点上にX,Y,Z方向
の単位大きさの電流源を置いた場合に磁気センサS1
m の各位置で検出される磁界の強さを表す既知の係数
である。
In equation (1), VP j = (P jx , P jy , P jz ) α ij = (α ijx, α ijy, α ijz ). Note that α ij is the magnetic sensors S 1 to S 1 when a current source having a unit size in the X, Y, and Z directions is placed on a grid point.
Is a known coefficient which represents the strength of the magnetic field detected by each position of the S m.

【0009】 ここで、〔B〕=(B1 ,B2 ,…,Bm ) 〔P〕=(P1x,P1y,P1z,P2x,P2y,P2z,…,
nx,Pny,Pnz) のように表すと、(1) 式は(2) 式のような線形の関係式
に書き換えられる。 〔B〕=A〔P〕 ………(2)
[B] = (B 1 , B 2 ,..., B m ) [P] = (P 1x , P 1y , P 1z , P 2x , P 2y , P 2z ,.
(P nx , P ny , P nz ), the expression (1) can be rewritten into a linear relational expression like the expression (2). [B] = A [P] (2)

【0010】(2) 式において、Aは次式(3) で表される
3n×m個の要素をもった行列である。
In the equation (2), A is a matrix having 3n × m elements represented by the following equation (3).

【0011】[0011]

【数2】 (Equation 2)

【0012】ここで、Aの逆行列をA- で表すと、
〔P〕は次式(4) で表される。 〔P〕=A- 〔B〕 ………(4)
Here, when the inverse matrix of A is represented by A ,
[P] is represented by the following equation (4). (P) = A - (B) ......... (4)

【0013】(4) 式で表される連立方程式は、式の個数
m(磁気センサS1 〜Sm の個数で、例えば数10〜数
100)よりも、未知数の個数n(各格子点に仮定され
る電流源の個数で、例えば数100〜数1000)であ
るので、解が求まらない。そこで、ベクトル〔P〕のノ
ルム|〔P〕|を最小にするという条件を付加する。そ
うすると、上式(4)は次式(5) のように表される。 〔P〕=A+ 〔B〕 ………(5) ここで、A+ は次式(6) で表される一般逆行列である。 A+ =At (AAt -1 ………(6) ただし、At はAの転置行列である。
The simultaneous equation represented by the equation (4) is obtained by comparing the number m of equations (the number of magnetic sensors S 1 to S m , for example, several 10 to several hundred) with the number n of unknowns (for each grid point). Since the number of assumed current sources is, for example, several hundred to several thousand), no solution is obtained. Therefore, a condition is added to minimize the norm | [P] | of the vector [P]. Then, the above equation (4) is expressed as the following equation (5). [P] = A + [B] (5) where A + is a generalized inverse matrix expressed by the following equation (6). A + = A t (AA t ) -1 ......... (6) However, A t is the transpose matrix of A.

【0014】上式(5) を解いて各格子点上の電流源VPj
の方向,大きさを推定し、その中で値の最も大きなもの
を真の電流源に近いものとしている。これが、最小ノル
ム法による電流源推定方法の原理である。
By solving the above equation (5), the current sources VP j on each grid point
Are estimated, and the one having the largest value among them is assumed to be close to the true current source. This is the principle of the current source estimation method using the minimum norm method.

【0015】しかし、上述した最小ノルム法では格子点
が配置された全ての位置に電流源を仮定するので、空間
的に解の自由度が高くなり、誤った解を求めてしまう原
因となっている。
However, in the above-mentioned minimum norm method, since current sources are assumed at all positions where the grid points are arranged, the degree of freedom of the solution increases spatially, which may cause an erroneous solution to be obtained. I have.

【0016】そこで、『磁場源はいくつかの局所領域に
存在する電流源で構成される』いう仮定に基づき、解が
存在する可能性の低い格子点をより高い格子点の付近に
集めて空間的な制約を加え、解の自由度を下げること
で、より真の解に近い解を求めるという手法(以下、格
子点移動最小ノルム法という)が、本発明者らによって
提案されている(富田 定、梶原茂樹、近藤泰志、吉田
佳一、山本真司、大津崇、八巻直一、賀戸 久:第8回
日本生体磁気学会大会論文集、Vol.6, pp.86-89, 1993
) 。以下、この格子点移動最小ノルム法について説明
する。
Therefore, based on the assumption that the magnetic field source is composed of current sources existing in several local regions, grid points having a low possibility of having a solution are gathered near higher grid points to obtain a space. The present inventors have proposed a method of obtaining a solution that is closer to the true solution by lowering the degree of freedom of the solution by adding a general constraint (hereinafter referred to as a lattice point moving minimum norm method) (Tomita) Sada, Shigeki Kajiwara, Yasushi Kondo, Keiichi Yoshida, Shinji Yamamoto, Takashi Otsu, Naoichi Yakimaki, Hisashi Kato: Transactions of the 8th Annual Meeting of the Japanese Society of Biomagnetism, Vol. 6, pp. 86-89, 1993
). Hereinafter, the grid point moving minimum norm method will be described.

【0017】格子点移動最小ノルム法では、j番目の格
子点上に解が存在する確度を次式(7) で表す。
In the grid point moving minimum norm method, the probability that a solution exists on the j-th grid point is expressed by the following equation (7).

【0018】[0018]

【数3】 (Equation 3)

【0019】上式(7) において、Vrj ,VPj はj番目の
格子点の位置ベクトルとその格子点上の最小ノルム解で
あり、nは格子点数である。式(7) の第1項は、格子点
上の電流源の強度を表し、第2項は格子点付近の電流源
の密集度を表す。また、β,γは経験的パラメータであ
って、例えば、上述した各磁気センサで得られたデータ
から作成された等磁界線図などに基づき、適宜に定めら
れる。式(7) の第2項は、電流源の個々の強度は小さい
が多数が密集しているような場合に、それらの格子点
が、密集度は低いが個々の強度が強い他の格子点に従属
してしまうのを避けるために付け加えられている。式
(7) で与えられる確度が高いほど、その格子点付近に解
が存在する可能性が高いことを表している。
In the above equation (7), Vr j and VP j are the position vector of the j-th grid point and the minimum norm solution on the grid point, and n is the number of grid points. The first term of equation (7) represents the intensity of the current source on the grid point, and the second term represents the density of the current source near the grid point. Further, β and γ are empirical parameters, and are appropriately determined based on, for example, an isomagnetic field map created from data obtained by the above-described magnetic sensors. The second term of equation (7) is that if the individual current sources have small intensities but a large number are dense, those lattice points will be replaced by other lattice points with low density but strong individual intensities. Added to avoid subordination. formula
The higher the accuracy given by (7), the higher the possibility that a solution exists near that grid point.

【0020】次に、式(7) の値が大きい格子点の付近に
他の格子点を移動させるが、電流源は複数の位置に存在
するか、あるいは、空間的に拡がって存在する可能性も
ある。そこで、格子点をいくつかのグループに分割し、
各グループ内で格子点の移動を行う。各格子点をグルー
プ分けするために、次式(8) で表されるグループ関数を
用いる。
Next, another grid point is moved to a position near a grid point having a large value of the equation (7). However, there is a possibility that the current source is located at a plurality of positions or is spread spatially. There is also. So, we divide the grid points into several groups,
Move the grid points within each group. In order to group each grid point, a group function represented by the following equation (8) is used.

【0021】[0021]

【数4】 (Equation 4)

【0022】上式(8) は、j番目の格子点がi番目の格
子点に与える影響度を表している。αは式(8) の関数の
形状を決定するパラメータであって、例えば、上述した
β,γと同様に経験的に適宜に設定される。
The above equation (8) represents the degree of influence of the j-th grid point on the i-th grid point. α is a parameter that determines the shape of the function of equation (8), and is appropriately set empirically, for example, similarly to β and γ described above.

【0023】格子点がグループ分けされる例を図9に示
す。同図において、横軸は格子点の位置ベクトル、縦軸
はグループ関数であり、A,B,Cは格子点、φA ,φ
B ,φC は各格子点A,B,Cのグループ関数である。
格子点Aについて格子点Bが最大の影響度を与えると
き、格子点Aは格子点Bに従属することとする。したが
って、格子点AとBは同一のグループに属する。一方、
格子点Cについて最大の影響度を与えるのは格子点C自
身であるので、格子点Cは格子点A,Bとは別のグルー
プに属する。このようにして格子点群を複1個のグルー
プに分割する。
FIG. 9 shows an example in which grid points are grouped. In the figure, the horizontal axis is a position vector of a grid point, the vertical axis is a group function, A, B, and C are grid points, φ A , φ
B and φ C are group functions of the lattice points A, B and C.
When the lattice point B has the largest influence on the lattice point A, the lattice point A is assumed to be subordinate to the lattice point B. Therefore, grid points A and B belong to the same group. on the other hand,
Since the lattice point C itself has the greatest influence on the lattice point C, the lattice point C belongs to a different group from the lattice points A and B. In this way, the grid point group is divided into multiple single groups.

【0024】格子点をグループ分けした後、各グループ
内の最大の存在確度をもつ格子点へ同一グループに属す
る他の格子点を移動させ、再び最小ノルム解を求める。
このときの各格子点の移動距離は極微小距離であり、例
えば、各格子点間距離に予め定められた係数を作用させ
ることにより決定される。以上の操作を繰り返し行うこ
とにより、解をいくつかの局所領域に収束させていく。
After the grid points are divided into groups, the other grid points belonging to the same group are moved to the grid point having the highest probability of existence in each group, and the minimum norm solution is obtained again.
The moving distance of each lattice point at this time is a very small distance, and is determined by, for example, applying a predetermined coefficient to the distance between each lattice point. By repeating the above operation, the solution is made to converge on some local regions.

【0025】以上が格子点移動最小ノルム法の原理であ
り、図10,図11に格子点群がグループ分けされてい
く様子を模式的に示す。図10において、Nは最初に設
定された格子点群、N1 ,N2 は格子点群Nをグループ
分けして移動させることにより得られた新たな格子点群
である。また、図11のN3 ,N4 ,N5 、および
6 ,N7 は、格子点群N1 ,N2 をさらにグループ分
けすることに基づいて得られた格子点群である。
The principle of the grid point moving minimum norm method has been described above. FIGS. 10 and 11 schematically show how grid points are grouped. In FIG. 10, N is a lattice point group initially set, and N 1 and N 2 are new lattice point groups obtained by moving the lattice point group N in groups. N 3 , N 4 , N 5 , and N 6 , N 7 in FIG. 11 are grid point groups obtained based on further grouping the grid point groups N 1 , N 2 .

【0026】[0026]

【発明が解決しようとする課題】格子点移動最小ノルム
法は、より真の解に近い解を求めることができる点で優
れた手法ではあるが、次のような新たな問題が明らかに
なった。
Although the grid point moving minimum norm method is excellent in that a solution closer to a true solution can be obtained, the following new problem has been clarified. .

【0027】すなわち、格子点移動最小ノルム法では、
α,β,γというパラメータが経験的に適宜に設定され
る必要がある。これらのパラメータは、電流源の位置、
大きさ、方向などに依存しているので、上述したように
等磁界線図を用いて各パラメータの値を適宜に設定する
ことは、特に経験の浅いオペレータでは容易でなく、と
もすればパラメータの設定が不適切になり、真の解から
外れた結果が得られることがある。
That is, in the grid point moving minimum norm method,
The parameters α, β, and γ need to be appropriately set empirically. These parameters are the location of the current source,
Since it depends on the size, direction, etc., it is not easy for an inexperienced operator to appropriately set the values of the respective parameters using the isomagnetic field map as described above. Incorrect settings can result in results that deviate from the true solution.

【0028】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたものであって、上記のパラメータα,β,γのう
ち、特に、各格子点上に解が存在する確度に関連したパ
ラメータβ,γの設定を不要にして、電流源を容易かつ
精度よく推定することができる生体活動電流源推定方法
を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of such circumstances, and among the above-mentioned parameters α, β, γ, in particular, parameters β, β related to the accuracy of existence of a solution on each grid point. It is an object of the present invention to provide a life activity current source estimation method that can easily and accurately estimate a current source without setting γ.

【0029】[0029]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明者により鋭意研究された結果、生体内の電流
源によって生じた磁界の直交する3方向成分を同時に計
測(ベクトル計測)し、このデータを用いて上記の格子
点移動最小ノルム法を適用すれば、式(7) 中のパラメー
タγを0(したがって、パラメータβの設定も不要)に
した次式(9) によっても、電流源を正しく推定できるこ
とを見出した。 Q(Vrj ) =|VPj | ………(9)
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, as a result of intensive studies by the present inventors, three orthogonal components of a magnetic field generated by a current source in a living body are simultaneously measured (vector measurement). If the above grid point moving minimum norm method is applied using this data, the current can also be calculated by the following equation (9) in which the parameter γ in equation (7) is set to 0 (thus, setting of the parameter β is unnecessary). It has been found that the source can be estimated correctly. Q (Vr j ) = | VP j | ……… (9)

【0030】式(7) の第2項を含まない式(9) によって
も、電流源を正しく推定できる理由は、次のように考え
られる。一般に、生体内の電流源によって生じる磁界を
検出する各磁気センサは図12(a)の示すように、各
磁気センサSのコイル軸芯が、被検体Mを球体とした場
合、その半径方向に向けられて配置されている。各磁気
センサS内には、図12(b)に示すように、一対のコ
イルL1 ,L2 が球体の半径方向(図12(b)ではZ
方向)に向けられているで、検出される磁界データはZ
方向成分だけである。つまり、本来、直交する3方向
X,Y,Zの成分をもつ磁界を、そのZ方向成分だけ検
出しているので、検出された磁界データは、相互の独立
性が低く、空間分解能が低いものであった。結果、式
(7) の第2項、すなわち、格子点付近の電流源の密度が
各格子点上の解の存在確度Qに与える影響が大きかった
と考えられる。
The reason why the current source can be correctly estimated by the equation (9) that does not include the second term of the equation (7) is considered as follows. Generally, each magnetic sensor for detecting a magnetic field generated by a current source in a living body has a coil axis of each magnetic sensor S, as shown in FIG. It is pointed and arranged. In each magnetic sensor S, as shown in FIG. 12B, a pair of coils L 1 and L 2 are provided in the radial direction of the sphere (Z in FIG. 12B).
Direction), the detected magnetic field data is Z
Only the directional component. That is, since a magnetic field having components in three orthogonal directions X, Y, and Z is detected only in the Z direction, the detected magnetic field data has low mutual independence and low spatial resolution. Met. Result, expression
It is considered that the second term of (7), that is, the influence of the density of the current source near the lattice point on the existence probability Q of the solution on each lattice point was large.

【0031】一方、生体体の電流源によって生じた磁界
をベクトル計測すると、被検体からの磁界の直交する3
方向成分X,Y,Zが検出されるので、計測された磁界
データ間の独立性が増し、結果、空間分解能が向上す
る。そのため、式(7) の第2項を考慮にいれなくても、
第1項のみによって、各格子点上の解の存在確度Qが精
度よく得られると考えられる。
On the other hand, when the magnetic field generated by the current source of the living body is vector-measured, three orthogonal magnetic fields from the subject are obtained.
Since the directional components X, Y, and Z are detected, the independence between the measured magnetic field data is increased, and as a result, the spatial resolution is improved. Therefore, even without considering the second term of equation (7),
It is considered that the existence probability Q of the solution on each grid point can be accurately obtained by only the first term.

【0032】上記の知見に基づいてなされたこの発明
は、以下のような構成を採る。すなわち、この発明は、
生体活動電流によって生じる磁界を複数個の磁気センサ
で検出したデータから、生体活動電流源の位置,大き
さ,方向の何れかを含む物理量を推定するにあたり、被
検体内に多数の格子点を設定し、各格子点上の未知の電
流源と前記各磁気センサによって計測された磁界データ
との関係式を、前記各格子点の電流源を要素としたベク
トルのノルムを最小にするという条件を付加することに
よって解いて、各電流源の物理量を求める手法(最小ノ
ルム法)を用いた生体活動電流源推定方法において、
(a)被検体内に多数の格子点を設定し、各格子点上の
未知の電流源と、生体活動電流によって生じる磁界の直
交する3方向成分を複数個の磁気センサで同時に検出し
て得られた直交する3方向成分の磁界データとの関係式
を前記最小ノルム法により解いて各格子点上の電流源を
求める第1過程と、(b)前記第1過程で得られた各格
子点の電流源の大きさ(強度)に応じて、各格子点に電
流源が存在する確度を求める第2過程と、(c)前記第
2過程で求められた確度に基づき、前記格子点群を複数
個のグループに分割する第3過程と、(d)分割された
各格子点群のそれぞれにおいて最大の大きさをもつ電流
源が存在する格子点の付近に他の格子点を移動させて格
子点群を再配置する第4過程と、(e)前記再配置され
た各格子点上の電流源を前記最小ノルム法を用いて求め
る第5過程と、を備えたものである。
The present invention based on the above findings has the following configuration. That is, the present invention
A large number of grid points are set in the subject when estimating the physical quantity including any of the position, size, and direction of the biological activity current source from data obtained by detecting the magnetic field generated by the biological activity current with multiple magnetic sensors Then, the relational expression between the unknown current source on each grid point and the magnetic field data measured by each magnetic sensor is added with a condition that the norm of a vector having the current source at each grid point as an element is minimized. In the biological activity current source estimation method using the method (minimum norm method) to determine the physical quantity of each current source by solving
(A) A large number of grid points are set in a subject, and an unknown current source on each grid point and three orthogonal components of a magnetic field generated by a biological activity current are detected simultaneously by a plurality of magnetic sensors. A first step of solving a relational expression with the obtained magnetic field data of three orthogonal components by the minimum norm method to obtain a current source on each grid point; and (b) each grid point obtained in the first step. A second step of determining the accuracy of the presence of the current source at each grid point according to the size (intensity) of the current source of (c), and (c) determining the grid point group based on the accuracy determined in the second step. A third step of dividing into a plurality of groups, and (d) moving another lattice point near a lattice point where a current source having a maximum size exists in each of the divided lattice point groups. A fourth step of rearranging the point group, and (e) a step of rearranging the points on each of the rearranged grid points. Source is those and a fifth process of obtaining by using the minimum norm method.

【0033】[0033]

【作用】この発明の作用は次のとおりである。第1過程
で推定された電流源は、真の電流源ではないが、それに
近い電流源である。そこで、推定された電流源が存在す
る格子点の付近に他の格子点群を移動して、適切な格子
点配置を再構成して最小ノルム解を求めれば、格子点の
数を増やすことなく、電流源の推定精度を上げることが
できる。ただし、真の電流源が複数個存在した場合、各
格子点をどの格子点に近づけるかが問題になる。そこ
で、第2過程では、各格子点に電流源が存在する確度を
求める。この際、各磁気センサで検出された磁界データ
は直交する3方向成分の磁界データであるので、各格子
点に電流源が存在する確度は、各格子点の電流源の大き
さのみに基づいて求められる。次の第3過程では、第2
過程で求められた確度に基づき、格子点群を複数のグル
ープに分割する。そして、第4過程で、分割された格子
点群ごとに、最大の大きさをもつ電流源が存在する格子
点の付近に他の格子点を移動させる。第5過程では、再
配置された各格子点上の電流源を前記最小ノルム法で求
める。以上の処理を繰り返し実行することにより、真の
電流源が複数個あっても、各電流源が精度よく推定され
る。
The operation of the present invention is as follows. The current source estimated in the first step is not a true current source, but a current source close thereto. Therefore, if another grid point group is moved to the vicinity of the grid point where the estimated current source is located, the appropriate grid point arrangement is reconstructed and the minimum norm solution is obtained, without increasing the number of grid points. In addition, the estimation accuracy of the current source can be improved. However, when there are a plurality of true current sources, it is important to determine which grid point is closer to each grid point. Therefore, in the second process, the accuracy of the existence of the current source at each grid point is determined. At this time, since the magnetic field data detected by each magnetic sensor is magnetic field data of three orthogonal components, the accuracy of the existence of the current source at each grid point is determined based only on the size of the current source at each grid point. Desired. In the third step, the second
The group of grid points is divided into a plurality of groups based on the accuracy obtained in the process. Then, in the fourth process, for each of the divided grid point groups, another grid point is moved to the vicinity of the grid point where the current source having the maximum size exists. In the fifth step, a current source on each of the rearranged grid points is obtained by the minimum norm method. By repeatedly performing the above processing, even if there are a plurality of true current sources, each current source is accurately estimated.

【0034】[0034]

【実施例】以下、図1のフローチャートを参照して本発
明の一実施例を説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the flowchart of FIG.

【0035】まず、図8で説明したと同様に、被検体M
に近接配備されたマルチチャンネルSQIDセンサ1に
よって、被検体Mからの微小磁界の直交する3方向成分
を同時に計測(ベクトル計測)する(ステップS1)。
ただし、ここで用いられるマルチチャンネルSQIDセ
ンサ1の磁気センサ(ピックアップコイル)S1 〜Sm
は、直交する3方向にそれぞれ検出感度をもった3つの
ピックアップコイルから構成されている。この種のピッ
クアップコイルとして、例えば3軸型のグラジオメータ
がある。グラジオメータは、ピックアップコイルを、互
いに逆巻きのコイルに2分することにより、一様な磁界
をキャンセルし、勾配を有する磁界のみを検出するよう
にしたものである。
First, as described with reference to FIG.
The orthogonal three-directional components of the minute magnetic field from the subject M are simultaneously measured (vector measurement) by the multi-channel SQID sensor 1 disposed in close proximity to (step S1).
However, the magnetic sensors (pickup coils) S 1 to S m of the multi-channel SQID sensor 1 used here.
Is composed of three pickup coils each having detection sensitivity in three orthogonal directions. As this type of pickup coil, for example, there is a triaxial gradiometer. In the gradiometer, the pickup coil is divided into two oppositely wound coils, thereby canceling a uniform magnetic field and detecting only a magnetic field having a gradient.

【0036】図2に3軸型のグラジオメータの構成を模
式的に示す。ピックアップコイルLX ,LY ,LZ は、
それぞれX方向,Y方向,Z方向の磁界成分を検出す
る。3軸型のグラジオメータの構成は特に限定しない
が、例えば、立方体状のコア材の6面に直交するように
3軸コイルを取り付けたものや、特開平4−30158
1号公報に開示されたような、耐低温性の可撓性材料が
円筒状に巻回され、その可撓性材料の表面に、所定の幅
をあけて互いに平行で、かつ逆巻きに相互接続された超
電導体薄膜製のコイル対が、互いの角度を相違させて3
対形成されてなる3軸型グラジオメータなどが用いられ
る。
FIG. 2 schematically shows the configuration of a three-axis gradiometer. The pickup coils L X , L Y , L Z are:
The magnetic field components in the X, Y, and Z directions are detected. The configuration of the triaxial gradiometer is not particularly limited. For example, a triaxial gradiometer having a triaxial coil mounted so as to be orthogonal to six surfaces of a cubic core material, and Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei.
No. 1, the low temperature resistant flexible material is wound in a cylindrical shape, and the flexible material is interconnected on the surface of the flexible material at a predetermined width in parallel with each other and in reverse winding. The superconducting thin-film coil pairs are set at different angles from each other.
A triaxial gradiometer or the like formed as a pair is used.

【0037】次に、図8に示した従来例と同様に、診断
対称領域である例えば脳内に3次元の格子点群Nを均等
に設定する(ステップS2)。
Next, similarly to the conventional example shown in FIG. 8, a three-dimensional grid point group N is set evenly in, for example, the brain, which is a diagnostic symmetric region (step S2).

【0038】そして、上述した最小ノルム法を用いて、
各格子点の電流源(最小ノルム解)を求める(ステップ
S3)。
Then, using the minimum norm method described above,
A current source (minimum norm solution) at each grid point is obtained (step S3).

【0039】次に、各格子点上に電流源が存在する確度
を、上述した式(9) により求める(ステップS4)。
Next, the accuracy of the existence of the current source on each grid point is determined by the above-mentioned equation (9) (step S4).

【0040】そして、確度が小さい格子点を、より確度
の大きい格子点付近に移動させるために、上述した式
(8) で定義したグループ関数φを用いて、各格子点群N
をグループ分けする(ステップS5)。式(8) 中のパラ
メータ(移動パラメータ)αは、上述したように経験的
に適宜の値に設定される。なお、好ましくは、後述する
手法により最適な移動パラメータαを設定することも可
能である。
Then, in order to move a grid point having a small degree of accuracy to a position near a grid point having a higher degree of certainty, the above equation is used.
Using the group function φ defined in (8), each grid point group N
Are grouped (step S5). The parameter (movement parameter) α in the equation (8) is empirically set to an appropriate value as described above. Preferably, the optimum movement parameter α can be set by a method described later.

【0041】次に、各グループにおいて、最大の関数値
(電流源の大きさ)をもつ格子点の付近に、各グループ
内の他の格子点を微小距離だけ移動させる(ステップS
6、図10参照)。格子点を移動させるための手法は特
に限定しないが、上述したように、格子点間の距離に予
め適宜に設定された係数を乗算して新たな格子点間距離
を設定する手法や、各格子点の電流源の大きさを質量と
考え、重力によって各格子点に引力が働くと仮定して、
各格子点の移動距離を算出する手法などがある。
Next, in each group, the other grid points in each group are moved by a small distance near the grid point having the maximum function value (the size of the current source) (step S).
6, see FIG. 10). The method for moving the lattice points is not particularly limited, but as described above, a method for setting a new lattice point distance by multiplying the distance between lattice points by an appropriately set coefficient, Considering the magnitude of the current source at a point as mass, and assuming that gravity acts on each grid point by gravity,
There is a method of calculating the moving distance of each grid point.

【0042】次のステップS7では、ステップS6で移
動されて得られた分割格子点群(図10のN1 ,N2
において、最小の格子点間隔が予め定めれた間隔以下で
あるかを判定する。この間隔は、電流源の推定位置精度
に応じて適宜に定められる。
In the next step S7, the divided grid point group (N 1 , N 2 in FIG. 10) obtained by moving in step S6
In, it is determined whether the minimum grid point interval is equal to or smaller than a predetermined interval. This interval is appropriately determined according to the estimated position accuracy of the current source.

【0043】最初のグレープ分けの段階では、最小の格
子点間隔は所定値以上になるように、各格子点の移動距
離が適宜に設定されているので、ステップS3に戻る。
そして、分割格子点群N1 ,N2 を新たな一つの格子点
群とみなして、再配置された各格子点の電流源を最小ノ
ルム法により求める。分割格子点群N1 ,N2 の各格子
点について電流源が求められると、前回と同様に、各分
割格子点群N1 ,N2について、各格子点上に電流源が
存在する確度を求め(ステップS4)、各分割格子点群
1 ,N2 をさらにグループ分けする(ステップS
5)。そして、各グループ内で格子点を移動させ(ステ
ップS6)、新たな分割格子点群(図11のN3
7 )を得る。
At the first stage of the grape division, since the moving distance of each grid point is appropriately set so that the minimum grid point interval is equal to or larger than a predetermined value, the process returns to step S3.
Then, the divided grid point groups N 1 and N 2 are regarded as one new grid point group, and the current source of each rearranged grid point is obtained by the minimum norm method. When the current source is obtained for each of the grid points of the divided grid point groups N 1 and N 2 , as in the previous case, for each of the divided grid point groups N 1 and N 2 , the accuracy of the existence of the current source on each grid point is determined. (Step S4), and the divided grid point groups N 1 and N 2 are further divided into groups (Step S4).
5). Then, moving the grid points in each group (step S6), and a new division grid point group (N 3 of FIG. 11 to
Obtain the N 7).

【0044】以上の処理を繰り返し実行し、ステップS
7において、最小の格子点間隔が所定値以下になったと
判断されると、最終のステップS3で求められた格子点
群の各電流源が真の電流源であると推定する。
The above processing is repeatedly executed, and step S
In 7, when it is determined that the minimum grid point interval is equal to or smaller than a predetermined value, it is estimated that each current source of the grid point group obtained in the final step S <b> 3 is a true current source.

【0045】<シミュレーション>上述した手法の有効
性を確認するためにシミュレーションを行った。ここで
は、図2に示した仮想的なベクトル計測ピックアップコ
イルを設定した。これと図12(b)に示した半径方向
成分だけを計測するピックアップコイルとを用いて同一
の電流源の発生する磁界を計算により求めた。このとき
両者を対等に評価するために計測チャンネル数と計測領
域がほぼ等しくなるように設定した。ベクトル計測のチ
ャンネルは13×3の39チャンネルでコイルピッチは
37.5mm、半径方向計測は37チャンネルでコイル
ピッチは25mmとし、半径117mmの球面上に各コ
イルの軸心が球の中心を向くように配置した。ただし、
磁界の接線成分には体積電流の影響があるので、電流源
が発生する磁界は、球モデルを用いて計算し体積電流の
影響を考慮した(J.Sarvas, Phys. Med. Biol., vol.3
2, pp11-22, 1987)。
<Simulation> A simulation was performed to confirm the effectiveness of the above method. Here, the virtual vector measurement pickup coil shown in FIG. 2 was set. The magnetic field generated by the same current source was obtained by calculation using this and the pickup coil for measuring only the radial component shown in FIG. At this time, in order to evaluate both of them equally, the number of measurement channels and the measurement area were set to be substantially equal. The vector measurement channel is 13 × 3 39 channels with a coil pitch of 37.5 mm, the radial measurement is 37 channels with a coil pitch of 25 mm, and the axis of each coil faces the center of the sphere on a 117 mm radius sphere. Was placed. However,
Since the tangential component of the magnetic field is affected by the volume current, the magnetic field generated by the current source is calculated using a spherical model and the effect of the volume current is considered (J. Sarvas, Phys. Med. Biol., Vol. Three
2, pp11-22, 1987).

【0046】式(9) を用いてベクトル計測と半径方向計
測された各磁界データそれぞれに対し推定シミュレーシ
ョンを行った。頭部を半径80mmの球と仮定して、各
磁気センサはZ軸を中心として対称配置した(図12
(a)参照)。球の表面からセンサまでの距離は37m
mとした。電流源は、 位置〔mm〕 モーメント〔nAm〕 ( 20,0,50) (0,10,0) (−20,0, 5) (0,10,0) という2個の電流双極子を置いた。
An estimation simulation was performed on each of the magnetic field data measured in the vector direction and the radial direction by using the equation (9). Assuming that the head is a sphere having a radius of 80 mm, the magnetic sensors are arranged symmetrically about the Z axis (FIG. 12).
(A)). The distance from the surface of the sphere to the sensor is 37m
m. The current source has two current dipoles of position [mm] moment [nAm] (20, 0, 50) (0, 10, 0) (-20, 0, 5) (0, 10, 0). Was.

【0047】推定結果を図3に示す。同図(a)はベク
トル計測された磁界データに基づく電流源の推定結果、
同図(b)は半径方向計測に基づく推定結果である。図
中、○印は設定された電流源の位置、矢印群は推定され
た電流源である。図3から明らかなように、ベクトル計
測された磁界データに対して、上述した式(9) を適用し
て電流源を推定する実施例手法によれば電流源が正しく
推定され、半径方向計測された磁界データに対して式
(9) を適用した場合は電流源が正しく推定されてない。
FIG. 3 shows the estimation results. FIG. 9A shows the estimation result of the current source based on the magnetic field data measured by the vector.
FIG. 7B shows an estimation result based on the measurement in the radial direction. In the figure, the circles indicate the set positions of the current sources, and the arrows indicate the estimated current sources. As is apparent from FIG. 3, according to the embodiment method of estimating the current source by applying the above-described equation (9) to the vector-measured magnetic field data, the current source is correctly estimated and measured in the radial direction. Equation for the magnetic field data
When (9) is applied, the current source is not correctly estimated.

【0048】よって、本実施例によれば、上述した格子
点移動最小ノルム法におけるパラメータα,β,γのう
ち、式(8) 中の移動パラメータαのみを経験的に設定す
ればよく、パラメータβ,γを設定する必要がない分だ
け、電流源を容易かつ精度よく推定することができる。
Therefore, according to the present embodiment, of the parameters α, β, and γ in the above-described lattice point movement minimum norm method, only the movement parameter α in equation (8) may be set empirically. Since there is no need to set β and γ, the current source can be easily and accurately estimated.

【0049】<移動パラメータαの自動調整>次に、上
述したステップS6の処理において設定される必要のあ
る移動パラメータαを経験的な設定によらず、自動調整
する手法を説明する。
<Automatic Adjustment of Movement Parameter α> Next, a method of automatically adjusting the movement parameter α that needs to be set in the above-described step S6 without depending on empirical settings will be described.

【0050】この移動パラメータαも設定される値によ
っては全く異なった推定結果となることがある。この値
をなんらかの方法で決定することができれば、上述した
実施例の手法とあわせて、経験的パラメータを必要とし
ない一般性の高い推定が可能になる。
Depending on the value set for the movement parameter α, the estimation result may be completely different. If this value can be determined by any method, it is possible to perform highly general estimation that does not require empirical parameters, together with the method of the above-described embodiment.

【0051】ここでは移動パラメータαを決定する基準
として、最小ノルム法で求められた解のノルムに着目す
る。本手法では各繰り返しにおいて格子点を移動させて
最小ノルム解を求めているので、解のノルムは毎回変化
している。そこで、移動パラメータαにいろいろな値を
設定して推定を行い、解のノルムの変化の様子を調べ
た。センサは図2に示したベクトル計測ピックアップコ
イルを用いた。電流源や各センサの配置は上述した実施
例と同じにした。αが0.3と0.5のときのノルムの
変化を図4に示す。図4の横軸は繰り返し回数、縦軸は
解のノルムである。またそれらの推定結果を図5に示
す。αが0.3のときは、図4(a)に示すように解の
ノルムが発散し、図5(a)のように異なった推定結果
になる。一方、αが0.5のときは、図4(b)に示す
ように解のノルムは収束し、図5(b)のように正しい
推定結果が得られる。
Here, as a criterion for determining the movement parameter α, attention is paid to the norm of the solution obtained by the minimum norm method. Since the minimum norm solution is obtained by moving the grid points in each iteration in this method, the norm of the solution changes every time. Therefore, estimation was performed by setting various values for the movement parameter α, and the state of change in the norm of the solution was examined. As the sensor, the vector measurement pickup coil shown in FIG. 2 was used. The arrangement of the current source and each sensor was the same as in the above-described embodiment. FIG. 4 shows changes in the norm when α is 0.3 and 0.5. The horizontal axis in FIG. 4 is the number of repetitions, and the vertical axis is the norm of the solution. FIG. 5 shows the estimation results. When α is 0.3, the norm of the solution diverges as shown in FIG. 4A, resulting in a different estimation result as shown in FIG. 5A. On the other hand, when α is 0.5, the norm of the solution converges as shown in FIG. 4B, and a correct estimation result is obtained as shown in FIG. 5B.

【0052】このことから、各繰り返しにおいて、解の
ノルムを最小にする格子点移動パラメータαを求め、こ
のパラメータを用いて各格子点の移動を行うことで、最
適な移動パラメータαを決定すればよいことがわかる。
From this, in each iteration, a grid point moving parameter α that minimizes the norm of the solution is obtained, and by moving each grid point using this parameter, the optimum moving parameter α is determined. It turns out to be good.

【0053】以下、図6に示したフローチャートを参照
して、移動パラメータαの自動調整を用いた電流源推定
方法の処理手順を説明する。図6のステップN1〜N4
は、図1に示したフローチャートのステップS1〜S4
と同様であるので、ここでの説明は省略する。
Hereinafter, the processing procedure of the current source estimating method using the automatic adjustment of the movement parameter α will be described with reference to the flowchart shown in FIG. Steps N1 to N4 in FIG.
Are steps S1 to S4 in the flowchart shown in FIG.
The description is omitted here.

【0054】ステップN5では、次のステップN6で、
上述した式(8) を用いて格子点群をグループ分けする前
に、次式(10)で表される評価関数fを用いて、移動パラ
メータαの最適化を行う。
In step N5, in the next step N6,
Before the grouping of the grid point group by using the above equation (8), the movement parameter α is optimized using the evaluation function f expressed by the following equation (10).

【0055】[0055]

【数5】 (Equation 5)

【0056】式(10)において、VPj (α)は、移動パラ
メータαを用いて格子点の移動を行い、最小ノルム法に
より求められた解であり、したがって、評価関数fは解
のノルムである。また、nは格子点数を表す。
In the equation (10), VP j (α) is a solution obtained by moving the lattice points using the movement parameter α and obtained by the minimum norm method. Therefore, the evaluation function f is the norm of the solution. is there. N represents the number of grid points.

【0057】ステップN5〜ステップN7では、予め数
通りのパラメータα1 ,α2 ,α3,…を与えておき、
それらのパラメータを用いて格子点を仮に移動させてみ
て、各々の最小ノルム解を求める。そして、これらの最
小ノルム解を式(10)に与えて評価関数f(α1 ),f
(α2 ),f(α3 ),…の各値を求め、その値が最小
となるパラメータを移動パラメータαとして採用する。
これに伴い、採用された移動パラメータαに基づいて格
子点を移動させて得られた最小ノルム解が採用され、他
のパラメータに基づく最小ノルム解は捨てられる。
In steps N5 to N7, several parameters α 1 , α 2 , α 3 ,.
By temporarily moving the grid points using these parameters, the respective minimum norm solutions are obtained. Then, these minimum norm solutions are given to equation (10), and the evaluation functions f (α 1 ), f
The values of (α 2 ), f (α 3 ),... Are determined, and the parameter having the minimum value is adopted as the movement parameter α.
Accordingly, the minimum norm solution obtained by moving the lattice point based on the adopted movement parameter α is adopted, and the minimum norm solution based on other parameters is discarded.

【0058】そして、ステップN8において、前回のス
テップN4〜ステップN7の処理によって求められた解
のノルム(評価関数の値fL-1 )と、今回の解のノルム
(評価関数の値fL )の変化量Δfを求める。この解の
ノルムの変化量Δfが予め定められた値以下であれば、
繰り返し処理を終了し、そうでなけば、ステップN4に
戻り、解のノルムの変化量Δfが予め定められた値以下
になるまで、ステップN4〜N7の処理を繰り返し実行
する。
Then, in step N8, the norm of the solution (value f L-1 of the evaluation function) obtained by the previous processing of steps N4 to N7 and the norm of the current solution (value f L of the evaluation function) Is obtained. If the amount of change Δf of the norm of this solution is equal to or less than a predetermined value,
If not, the process returns to step N4 to repeatedly execute the processes of steps N4 to N7 until the change amount Δf of the norm of the solution becomes equal to or less than a predetermined value.

【0059】図6に示した手法によれば、経験的なパラ
メータα,β,γを必要としないだけでなく、最小ノル
ム解のノルムを、繰り返し処理の停止条件としているの
で(ステップN8)、適切な繰り返し回数で電流源の推
定処理を停止することもできる。
According to the method shown in FIG. 6, not only the empirical parameters α, β, and γ are not required, but also the norm of the minimum norm solution is used as a condition for stopping the repetitive processing (step N8). The current source estimation process can be stopped at an appropriate number of repetitions.

【0060】<シミュレーション>移動パラメータαを
自動調整する手法の有効性を確認するためにシミュレー
ションを行った。ピックアップコイルは図2に示したベ
クトル計測コイルを球面上に19点設定した。したがっ
て、チャンネル数は19×3の57チャンネルとした。
これを、コイルピッチ25mmで半径131mmの球面
上に設定した。また、頭部を半径80mmの球とし、磁
界計算は体積電流の効果を考慮して行った。センサはZ
軸を中心として対称に配置し、頭部の球からセンサまで
の距離は36mmとした。電流源は複数の電流双極子を
設定した。
<Simulation> A simulation was performed to confirm the effectiveness of the technique for automatically adjusting the movement parameter α. As the pickup coil, the vector measurement coil shown in FIG. 2 was set at 19 points on the spherical surface. Therefore, the number of channels is set to 57 channels of 19 × 3.
This was set on a spherical surface with a coil pitch of 25 mm and a radius of 131 mm. The head was a sphere with a radius of 80 mm, and the calculation of the magnetic field was performed in consideration of the effect of the volume current. Sensor is Z
They were arranged symmetrically about the axis, and the distance from the sphere on the head to the sensor was 36 mm. The current source set multiple current dipoles.

【0061】頭部球内に大脳皮質を想定し、3個の電流
双極子をその上に設定した。各電流双極子の位置とモー
メントは、次のとおりである。 位置〔mm〕 モーメント〔nAm〕 (-27.08, 4.78, 47.63) (-8.53, 1.50, -5.00) (-27.08, -4.78, 47.63) (-8.53, -1.50, -5.00) ( 4.91,-56.08, 32.50) ( 0.44, -4.98, -8.66)
Assuming the cerebral cortex in the head sphere, three current dipoles were set on it. The position and moment of each current dipole are as follows. Position [mm] Moment [nAm] (-27.08, 4.78, 47.63) (-8.53, 1.50, -5.00) (-27.08, -4.78, 47.63) (-8.53, -1.50, -5.00) (4.91, -56.08, 32.50) (0.44, -4.98, -8.66)

【0062】移動パラメータαを自動調整しながら、格
子点移動最小ノルム法で電流源推定を行った結果を図7
に示す。同図のように、設定どおり正しい位置付近に電
流源が推定されている。本手法で電流源推定を行った場
合、真の電流源が単一の電流双極子であっても、電流双
極子分布として解が得られるが、推定された電流双極子
のモーメントを積算すると、設定した電流双極子のモー
メント値とほぼ一致しており、本手法の有効性を確認す
ることができた。
FIG. 7 shows the result of current source estimation by the grid point moving minimum norm method while automatically adjusting the moving parameter α.
Shown in As shown in the figure, the current source is estimated near the correct position as set. When current source estimation is performed by this method, a solution can be obtained as a current dipole distribution even if the true current source is a single current dipole, but when the estimated current dipole moment is integrated, The moment value of the set current dipole was almost the same, confirming the effectiveness of this method.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明によれば、生体活動電流によって生じた磁界の直交す
る3方向成分を複数個の磁気センサで同時に検出してい
るので、格子点移動最小ノルム法において、各格子点に
電流源が存在する確度を、各格子点の電流源の大きさの
みを考慮することによって求めることができ、各格子点
付近の電流源の密集度を考慮する必要がない。したがっ
て、各格子点付近の電流源の密集度が、各格子点に電流
源が存在する確度に影響を与える度合いを規定したパラ
メータを経験的に設定する必要がなくなり、それだけ、
電流源の推定を容易かつ正確に行うことができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the three orthogonal components of the magnetic field generated by the biological activity current are simultaneously detected by a plurality of magnetic sensors, so that the lattice point shift is achieved. In the minimum norm method, the accuracy of the existence of a current source at each grid point can be obtained by considering only the size of the current source at each grid point, and the density of the current sources near each grid point is considered. No need. Therefore, there is no need to empirically set a parameter that defines the degree to which the density of the current sources near each grid point affects the accuracy with which the current source exists at each grid point.
The current source can be easily and accurately estimated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例のフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart of an embodiment.

【図2】ベクトル計測ピックアップコイルの模式図であ
る。
FIG. 2 is a schematic diagram of a vector measurement pickup coil.

【図3】シミュレーションによる推定結果を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing an estimation result by simulation.

【図4】移動パラメータの値に応じた解のノルムの変化
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a change in a norm of a solution according to a value of a movement parameter.

【図5】移動パラメータの値に応じたシミュレーション
の結果を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a result of a simulation according to a value of a movement parameter.

【図6】移動パラメータの自動調整を用いた処理のフロ
ーチャートである。
FIG. 6 is a flowchart of a process using automatic adjustment of a movement parameter.

【図7】図6の処理のシミュレーションの結果を示す図
である。
FIG. 7 is a diagram showing a result of a simulation of the processing of FIG. 6;

【図8】従来の最小ノルム法の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a conventional minimum norm method.

【図9】格子点移動最小ノルム法における格子点のグル
ープ分けの説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of grid point grouping in the grid point moving minimum norm method.

【図10】格子点を分割移動させた様子を示した図であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing a state where a grid point is divided and moved.

【図11】格子点をさらに分割移動させた様子を示した
図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating a state where a grid point is further divided and moved.

【図12】一般的な磁気センサの配置とその構成を示し
た図である。
FIG. 12 is a diagram showing an arrangement of a general magnetic sensor and its configuration.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…マルチチャンネルSQIDセンサ S1 〜Sm …磁気センサ N…最初の格子点群 N1 〜N7 …分割格子点群 LX ,LY ,LZ …ベクトル計測ピックアップコイル1 ... Multichannel SQID sensor S 1 to S m ... magnetic sensor N ... first grid point group N 1 to N 7 ... splitting grating point group L X, L Y, L Z ... vector measurement pickup coil

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 5/05 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) A61B 5/05

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 生体活動電流によって生じる磁界を複数
個の磁気センサで検出したデータから、生体活動電流源
の位置,大きさ,方向の何れかを含む物理量を推定する
にあたり、被検体内に多数の格子点を設定し、各格子点
上の未知の電流源と前記各磁気センサによって計測され
た磁界データとの関係式を、前記各格子点の電流源を要
素としたベクトルのノルムを最小にするという条件を付
加することによって解いて、各電流源の物理量を求める
手法(最小ノルム法)を用いた生体活動電流源推定方法
において、(a)被検体内に多数の格子点を設定し、各
格子点上の未知の電流源と、生体活動電流によって生じ
る磁界の直交する3方向成分を複数個の磁気センサで同
時に検出して得られた直交する3方向成分の磁界データ
との関係式を前記最小ノルム法により解いて各格子点上
の電流源を求める第1過程と、(b)前記第1過程で得
られた各格子点の電流源の大きさ(強度)に応じて、各
格子点に電流源が存在する確度を求める第2過程と、
(c)前記第2過程で求められた確度に基づき、前記格
子点群を複数個のグループに分割する第3過程と、
(d)分割された各格子点群のそれぞれにおいて最大の
大きさをもつ電流源が存在する格子点の付近に他の格子
点を移動させて格子点群を再配置する第4過程と、
(e)前記再配置された各格子点上の電流源を前記最小
ノルム法を用いて求める第5過程と、を備えたことを特
徴とする生体活動電流源推定方法。
1. A method for estimating a physical quantity including any one of a position, a size, and a direction of a biological activity current source from data obtained by detecting a magnetic field generated by a biological activity current with a plurality of magnetic sensors. The grid points are set, and the relational expression between the unknown current source on each grid point and the magnetic field data measured by each magnetic sensor is minimized to minimize the norm of the vector having the current source at each grid point as an element. In the biological activity current source estimating method using a method (minimum norm method) for obtaining a physical quantity of each current source by adding a condition that the current condition is added, (a) setting a large number of grid points in the subject, The relational expression between the unknown current source on each grid point and the orthogonal three-direction magnetic field data obtained by simultaneously detecting the orthogonal three-direction components of the magnetic field generated by the biological activity current with a plurality of magnetic sensors is given by The said A first step of solving for a current source on each grid point by solving with the small norm method; and (b) each grid point according to the magnitude (intensity) of the current source at each grid point obtained in the first step. A second step of determining the accuracy of the presence of the current source in
(C) a third step of dividing the grid point group into a plurality of groups based on the accuracy obtained in the second step;
(D) a fourth step of relocating the grid point group by moving another grid point near the grid point where the current source having the maximum size exists in each of the divided grid point groups;
(E) a fifth step of obtaining a current source on each of the rearranged grid points by using the minimum norm method.
JP32095693A 1993-06-04 1993-11-26 Life activity current source estimation method Expired - Fee Related JP3227958B2 (en)

Priority Applications (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32095693A JP3227958B2 (en) 1993-11-26 1993-11-26 Life activity current source estimation method
US08/252,788 US5601081A (en) 1993-06-04 1994-06-02 Method and apparatus for deducing bioelectric current sources
DE69420615T DE69420615T2 (en) 1993-06-04 1994-06-03 Method and device for measuring bioelectric sources
FI942643A FI942643A (en) 1993-06-04 1994-06-03 Method and apparatus for dedusing bioelectric power supplies
CA002125086A CA2125086A1 (en) 1993-06-04 1994-06-03 Method and apparatus for deducing bioelectric current sources
EP94108543A EP0627192B1 (en) 1993-06-04 1994-06-03 Method and apparatus for deducing bioelectric current sources
CNA021061009A CN1491612A (en) 1993-06-04 1994-06-04 Method and device for obtaining biological current source
CN94106684A CN1102774A (en) 1993-06-04 1994-06-04 Method and apparatus for deducing bioelectric current sources
US08/739,461 US5682889A (en) 1993-06-04 1996-10-29 Method and apparatus for deducing bioelectric current sources
US08/739,463 US5755227A (en) 1993-06-04 1996-10-29 Method and apparatus for deducing bioelectric current sources
US08/739,452 US5671740A (en) 1993-06-04 1996-10-29 Method and apparatus for deducing bioelectric current sources

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32095693A JP3227958B2 (en) 1993-11-26 1993-11-26 Life activity current source estimation method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07148131A JPH07148131A (en) 1995-06-13
JP3227958B2 true JP3227958B2 (en) 2001-11-12

Family

ID=18127174

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP32095693A Expired - Fee Related JP3227958B2 (en) 1993-06-04 1993-11-26 Life activity current source estimation method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3227958B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3237590B2 (en) * 1997-10-24 2001-12-10 株式会社日立製作所 Magnetic field measurement device
US6842637B2 (en) 1997-10-24 2005-01-11 Hitachi, Ltd. Magnetic field measurement apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JPH07148131A (en) 1995-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5526811A (en) Apparatus and process for determining the sources of biomagnetic activity
US5671740A (en) Method and apparatus for deducing bioelectric current sources
Baillet et al. Electromagnetic brain mapping
US6539245B2 (en) Biomagnetic field measuring method and apparatus
JP3364507B2 (en) Method and system for estimating and displaying current source distribution in a living body
WO1999037206A1 (en) System and method for measuring, estimating and displaying rms current density maps
Schneider et al. Multichannel biomagnetic system for study of electrical activity in the brain and heart.
Nenonen Solving the inverse problem in magnetocardiography
Ioannides Estimates of Brain Activity. Using Magnetic Field Tomography and
JP3227958B2 (en) Life activity current source estimation method
JP3237359B2 (en) Life activity current source estimation method
JP3387236B2 (en) Biomagnetic measurement device
JP2500715B2 (en) Living activity current source estimation device
JP2752885B2 (en) Life activity current source estimation method
JP3298312B2 (en) Biological activity current source estimation device
JP2752884B2 (en) Life activity current source estimation method
Kandori et al. Reconstruction of two-dimensional current distribution from tangential MCG measurement
JP4006543B2 (en) Bioactive current source estimation device
JP4000343B2 (en) Bioactive current source estimation device
JP3324262B2 (en) Life activity current source estimation method
JP2795211B2 (en) Biomagnetic measurement device
Schreiber et al. A new method for choosing the regularization parameter in time-dependent inverse problems and its application to magnetocardiography
DE4326043C2 (en) Method for localization of electrophysological activities overlaid with high noise
Khosla et al. A maximum-entropy method for MEG source imaging
JPH10211181A (en) Biological activity current source estimating device

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080907

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees